改造的開(kāi)關(guān)可調(diào)電源短路測(cè)試

ID:104059 · 發(fā)表于 2016-1-22 05:00

昨日看了總算讓DP50燒了個(gè)手機(jī)啦,哈哈哈一貼。
頓然醒悟，貌似沒(méi)測(cè)試過(guò)短路狀態(tài)下電源的工作狀態(tài)。
之前只測(cè)試過(guò)開(kāi)關(guān)機(jī)。
所以今天特意測(cè)試了下，以免走dp50走過(guò)的路。

特意選了一個(gè)跟junyee一樣的電壓，方便大家對(duì)比。
先來(lái)個(gè)溫柔的300ma。

還算漂亮，沒(méi)有過(guò)沖，就是這上升速度有點(diǎn)慢。
大約耗時(shí)700ms。

再來(lái)個(gè)暴力點(diǎn)的，5a輸出。

有沒(méi)有看到區(qū)別，上升速度加寬了很多，這是因?yàn)檫@個(gè)電源限制的是輸入電流。
所以設(shè)定電流限制了電容充電速度。
目前這個(gè)上升時(shí)間跟dp50跳高壓的時(shí)間差不多。

放大一點(diǎn)看看，上升的盡頭有一個(gè)點(diǎn)剛剛觸碰到5v的線(xiàn)。
我理解這個(gè)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是恒流轉(zhuǎn)恒壓的地方。

再重新采集一次，還是剛剛觸碰到5v的線(xiàn)。
仔細(xì)看這可是500m采樣率，時(shí)間間隔只有2ns。
心里美滋滋的，這下鐵定是不會(huì)有過(guò)沖了。
測(cè)試方法，輸出端短接，盡量降低短路電壓。

圖省事，測(cè)量端接在輸出線(xiàn)端。

如對(duì)此測(cè)量方法有意義，煩請(qǐng)悉心指正。

我這個(gè)開(kāi)關(guān)電源是30k的，最快穩(wěn)定時(shí)間大約在3ms左右。
3r33是350k的，理論上比這個(gè)反應(yīng)速度更快才對(duì)。
dc電源調(diào)節(jié)速度受限制于pwm頻率，不可能高于dc頻率。
一般在100個(gè)波左右穩(wěn)定就很保守了。
所以我認(rèn)為，dp50目前只是系統(tǒng)參數(shù)沒(méi)有調(diào)對(duì)而已。
過(guò)沖并不是apachectl所說(shuō)的無(wú)藥可救的絕癥。

由于我這里改造所用的開(kāi)關(guān)電源模塊千差萬(wàn)別，所以當(dāng)且僅當(dāng)只能代表我這一個(gè)電源的特征。
忘已經(jīng)改過(guò)這個(gè)電源的壇友一起測(cè)試一下，看看通用性怎么樣。
簡(jiǎn)單一點(diǎn)可以用led，設(shè)定到led的極限電壓，電流調(diào)到5a，然后短路釋放。
燒幾個(gè)led應(yīng)當(dāng)還是可以接受的吧！
短路電流響應(yīng)速度還是別測(cè)了，一準(zhǔn)很難看，這輸出并著x000uf電容呢？
之前測(cè)過(guò)一次，基本取決于電容放電速度。
這點(diǎn)dp50也一樣。
要解決只能用dc+線(xiàn)性的方式。
若是想用dc+線(xiàn)性的方式同時(shí)獲得效率和波紋的朋友建議別妄想了。
你能得到的只是線(xiàn)性的響應(yīng)速度而已，波紋什么的不可能有什么提升。

順便測(cè)試下我那古董級(jí)的線(xiàn)性電源，1989年石家莊無(wú)線(xiàn)電四廠(chǎng)出品。

設(shè)定電壓5v300ma，不能顯示設(shè)定值真是麻煩，要兩個(gè)圖來(lái)說(shuō)明設(shè)定值。

這響應(yīng)速度，估計(jì)很多人都跌瞎了眼睛了。
其實(shí)這個(gè)指標(biāo)在線(xiàn)性電源里還可以接受，你們?nèi)タ纯创蠖鄶?shù)賣(mài)家都在回避這個(gè)參數(shù)。
因?yàn)楹茈y做，除非是小功率電源，電壓低電流小，允許功率全耗散，所以敢標(biāo)這個(gè)指標(biāo)。
牛掰的都做到100us內(nèi)了。
大功率的自動(dòng)分壓分檔輸出的大多都在500ms上下。
斬波的稍快一些，但也不會(huì)低于50ms。
這由市電特性決定，工頻運(yùn)行，至少要2-3個(gè)波的穩(wěn)定時(shí)間。
就是33ms，這是極限了，不可能超越。
所以開(kāi)關(guān)電源優(yōu)勢(shì)在這里，但劣勢(shì)也在這里。
因?yàn)闊o(wú)法在單周期內(nèi)達(dá)到預(yù)定值所以不可能有us級(jí)響應(yīng)，所以想做到小功率線(xiàn)性的指標(biāo)不現(xiàn)實(shí)。
同時(shí)為均衡波紋指標(biāo)一般輸出電容選的較大，所以向下調(diào)整時(shí)比線(xiàn)性電源困難。
所以dc+線(xiàn)性就成為了理想的組合方式，并不是為了減少波紋。

書(shū)歸原題。

增大設(shè)定電流到最大。

看到了沒(méi)，上升速度沒(méi)有一點(diǎn)變化。
這是因?yàn)殡娐穼?duì)電壓的上升斜率進(jìn)行了控制。
短路撤消后恒壓回路立即接管了控制，而不是放任電壓直線(xiàn)上升。

電壓也調(diào)到頭。

簡(jiǎn)直就是一模一樣，慢慢的穩(wěn)穩(wěn)地。
這期間四個(gè)繼電器，吸合釋放了15次。
因?yàn)樯仙甭蔬M(jìn)行了比較保守的控制所以輸出電壓沒(méi)有明顯跳動(dòng)。

ID:104059 · 發(fā)表于 2016-1-22 05:03

問(wèn)：
很詳細(xì)，很有意思的測(cè)試。實(shí)際對(duì)于模擬控制的電源來(lái)說(shuō)，恒壓和恒流控制是“或”關(guān)系，就是要么恒壓，要么恒流，二選一。如果是數(shù)控電源，依然是要遵從這個(gè)控制邏輯，并且是恒壓優(yōu)先。
我手頭沒(méi)有DP50，也沒(méi)有完整的電路。但是就現(xiàn)在的情況看好像已經(jīng)燒了不少“負(fù)載”，我個(gè)人以為是控制算法有缺陷。我曾經(jīng)試過(guò)用M8控制LM2576，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)從恒流到恒壓的轉(zhuǎn)換時(shí)有過(guò)沖的現(xiàn)象，但是開(kāi)關(guān)電源因?yàn)楹蠹?jí)有電感和電容，控制起來(lái)要比純電阻型負(fù)載要困難。

我之前做過(guò)一塊恒壓和恒流串聯(lián)的，比較爽，不存在接管不接管問(wèn)題，而是都是獨(dú)立工作的，兩個(gè)人管兩個(gè)門(mén)

“接管”不過(guò)是一句通俗的描述罷了。
恒流狀態(tài)下，輸出電壓跟恒壓電路沒(méi)關(guān)系
恒壓狀態(tài)下，輸出電壓受恒壓電路控制，可以把從CC到CV的切換當(dāng)做“接管”。

我覺(jué)得，即使一個(gè)單獨(dú)的恒壓電路，電流由最大瞬間變最小，輸出電壓也會(huì)有波動(dòng)。
任何一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，不管有沒(méi)有聲明采用了PID技術(shù)，都可以用PID的思路來(lái)理解、調(diào)整它。
像那DP50，所謂“過(guò)沖”是“超調(diào)”。
而樓主這個(gè)，所謂“上升速度有點(diǎn)慢”是“滯后”，不見(jiàn)得就是好事。

在負(fù)載大幅度變化時(shí)，沒(méi)有什么控制電路能保證輸出完美的，只能根據(jù)需要在“超調(diào)”和“滯后”之間取個(gè)平衡點(diǎn)罷了。

答：
其實(shí)你理解錯(cuò)了，數(shù)控電源數(shù)字部分大多并不參與調(diào)節(jié)環(huán)路。
數(shù)字部分只是模擬部分的給定，電壓電流分別給定，跟電位器一個(gè)道理。
除了m82r2這個(gè)電源，為了精簡(jiǎn)線(xiàn)路，用了數(shù)字直接控制功率管。

恒壓和恒流是或的關(guān)系，但是并不是退出恒流就一定是恒壓模式。
這里是線(xiàn)或，不是邏輯或。
退出一個(gè)模式進(jìn)入另一個(gè)模式是因?yàn)榍耙荒Ｊ剿枰妮敵霰群笠荒Ｊ酱蟆?br /> 例如短路退出，輸出電流變小從而恒流模式企圖增大輸出來(lái)維持輸出電流在設(shè)定值。
而后恒壓模式檢測(cè)到電壓大于設(shè)定電壓企圖減小輸出來(lái)維持輸出電壓在設(shè)定值。
問(wèn)題是當(dāng)恒流時(shí)，恒壓模式希望輸出最大值來(lái)保證電壓，所以當(dāng)電壓達(dá)到時(shí)不能立即減小輸出到設(shè)定值。
所以就會(huì)有過(guò)沖。
消除過(guò)沖有兩種方法，一以極快的速度進(jìn)行控制，二提前減小輸出。
以極快的速度進(jìn)行控制有些不太實(shí)際，就好比跑步想要立即停下來(lái)是不可能的。
所以就要提前減小輸出，利用電壓微分來(lái)提前減小輸出。
恒壓轉(zhuǎn)恒流也是一樣。

這里目的就是通俗的解釋下，所以沒(méi)有提到pid。
超調(diào)跟邂逅對(duì)于不同的系統(tǒng)影響是不一樣的。
對(duì)于維修電源來(lái)講，超調(diào)比邂逅要可怕得多。
就目前的一般電源結(jié)構(gòu)來(lái)講，大多只涉及pi而未使用d。
為了保證良好的負(fù)載調(diào)整率在沒(méi)有d的情況下只能使用很大的p。
往往電源反饋環(huán)路的放大倍數(shù)都是接近無(wú)窮大的，運(yùn)放工作在開(kāi)環(huán)放大狀態(tài)驅(qū)動(dòng)功率管，x000db一點(diǎn)也不夸張。
由于運(yùn)放帶寬以及輸出濾波電容等因素，環(huán)路帶寬有限，所以需要加入i來(lái)抑制自激。
但添加i的量就需要仔細(xì)斟酌了，i太大了會(huì)影響調(diào)整速度。

這里單單將pid是不夠的，你忽略了一個(gè)地方，電源系統(tǒng)并不是一個(gè)單環(huán)路控制系統(tǒng)。
而dp50就是跌在這個(gè)地方。
實(shí)際dp50的電路結(jié)構(gòu)基本被隔離成了三個(gè)環(huán)路，輸出、調(diào)整、反饋。
ap大只在調(diào)整環(huán)路加了很大的i，而反饋跟輸出環(huán)節(jié)沒(méi)有i。
所以就會(huì)出現(xiàn)在模式轉(zhuǎn)換時(shí)輸出超調(diào)。
恒流模式時(shí)，恒壓條件不成立，所以恒壓環(huán)路輸出最大。
當(dāng)短路撤銷(xiāo)，恒流調(diào)節(jié)也不成立，于是恒流在pi的作用下慢慢增大。
而此時(shí)恒壓條件仍不成立，所以恒壓環(huán)路輸出最大，仍是恒流環(huán)路控制輸出。
而此時(shí)輸出環(huán)路受恒流環(huán)路控制不斷去開(kāi)大輸出，此時(shí)3r33的負(fù)載只有電容。
3r33內(nèi)部有誤差放大電路，只要給定有微小的電壓變化，輸出就會(huì)劇烈變化。
于是3r33火力全開(kāi)對(duì)電容進(jìn)行充電，電容電壓直線(xiàn)上升。
從這個(gè)地方可以看出dp50把電流采樣放在了濾波電容后，因?yàn)殡娙莩潆婋娏魑从?jì)算在輸出電流里面。
若是充電電流計(jì)算在輸出電流里面，電容電壓上升應(yīng)當(dāng)有斜率。
然后很快恒壓環(huán)路就檢測(cè)到輸出電壓等于或大于設(shè)定電壓，于是開(kāi)始關(guān)小輸出。
因?yàn)檫@里有很大的i，所以控制輸出關(guān)斷有一個(gè)過(guò)程，而此時(shí)控制輸出又在最大的位置。
3r33控制起作用的點(diǎn)又很低，所以要好長(zhǎng)一段時(shí)間才能使3r33的輸出進(jìn)行變化。
好在3r33是同步整流，在占空比變小的同時(shí)可以將電容里的電泵回電源，所以才有了電容電壓曲線(xiàn)下降的過(guò)程。
而下降到設(shè)定值以后，調(diào)整回路只要開(kāi)大一點(diǎn)點(diǎn)就可以維持設(shè)定輸出的狀態(tài)。
所以ap大一直聲明3r33輸出端到濾波電容之間不能加二極管，這一點(diǎn)我也是剛剛才發(fā)現(xiàn)的。
在回調(diào)的過(guò)程中實(shí)際電流是反向流動(dòng)的，也就是說(shuō)多充給電容的電被回收了，如果查看電源輸入電壓應(yīng)當(dāng)有變化。
一般電源沒(méi)有這個(gè)能力，電流方向是單向的，所以引入了死負(fù)載，來(lái)進(jìn)行反向調(diào)節(jié)。
有機(jī)器的朋友可以試一下，給輸出端加大于設(shè)定電壓的電源，看看電流是不是負(fù)的。

ID:104059 · 發(fā)表于 2016-1-22 05:04

其實(shí)你理解錯(cuò)了，數(shù)控電源數(shù)字部分大多并不參與調(diào)節(jié)環(huán)路。
數(shù)字部分只是模擬部分的給定，電壓電流分別給 ...

如果是數(shù)控電源，數(shù)字部分不參加環(huán)路就沒(méi)有數(shù)控的意義了，只能算是數(shù)字設(shè)定電源，像你所說(shuō)的電源只是脫胎于模擬電源，實(shí)際從更廣泛的如電機(jī)控制等工業(yè)電源中都可以看到數(shù)字閉環(huán)，所以數(shù)控電源一定要有數(shù)字環(huán)路才可以叫數(shù)控電源。
在模擬電源里，運(yùn)放和調(diào)整管之間多數(shù)有兩個(gè)二極管，這兩個(gè)二極管就是簡(jiǎn)單的或門(mén)，“或”本身就是一個(gè)邏輯概念，所以不存在所謂的“線(xiàn)或”。在常見(jiàn)的模擬電源里，所以在模擬電源里實(shí)際就是兩個(gè)概念，要么恒壓，要么恒流，一旦電流的輸出達(dá)到設(shè)定點(diǎn)就由恒流部分接管，這時(shí)候只保證輸出電流小于設(shè)定值，一旦輸出電流小于設(shè)定，則直接被恒壓接管。示波器看到的短路恢復(fù)的滯后不是因?yàn)榇嬖诘谌隣顟B(tài)，是設(shè)計(jì)者故意的，其目的就是防止輸出過(guò)沖。在模擬電源的控制運(yùn)放的輸入端和輸出段之間一般會(huì)看到一只電容，或者是阻容，很多人以為這個(gè)是防止自激的，其實(shí)際的作用是和運(yùn)放構(gòu)成積分運(yùn)算，正是這個(gè)積分器延遲了輸出電壓的恢復(fù)，人為的造成了電壓恢復(fù)曲線(xiàn)的滯后。

例如短路退出，輸出電流變小從而恒流模式企圖增大輸出來(lái)維持輸出電流在設(shè)定值。--在模擬電源中，不存在短路退出后恒流部分試圖恢復(fù)最大電流的可能，恒流部分始終是限制電流，假設(shè)沒(méi)有恒壓的部分，恒流也是限制輸出電路而不是企圖增大輸出電流
而后恒壓模式檢測(cè)到電壓大于設(shè)定電壓企圖減小輸出來(lái)維持輸出電壓在設(shè)定值。--從恒流模式恢復(fù)到恒壓模式也不會(huì)有檢測(cè)到電壓大于設(shè)定電壓的可能，因?yàn)楹懔鳡顟B(tài)電壓一定低于設(shè)定電壓，所以唯一的就是恒壓模式發(fā)現(xiàn)電壓小于設(shè)定電壓而恢復(fù)電壓。
輸出端的電容在這時(shí)不會(huì)影響恒壓的恢復(fù)，因?yàn)殡娙輧啥说碾妷旱陀谡{(diào)整管的輸出。
對(duì)于開(kāi)關(guān)電源在恒流的時(shí)候開(kāi)關(guān)電源的占空比大于空載的時(shí)候，而因?yàn)殡姼杏行钅�，所以在短路恢�?fù)的瞬間電感中積蓄的能量大于需要的值，才比較容易造成過(guò)沖。

ID:104059 · 發(fā)表于 2016-1-22 05:05

如果是數(shù)控電源，數(shù)字部分不參加環(huán)路就沒(méi)有數(shù)控的意義了，只能算是數(shù)字設(shè)定電源，像你所說(shuō)的電源只是脫胎 ...

如果對(duì)市場(chǎng)上的數(shù)控電源進(jìn)行分析，你會(huì)發(fā)現(xiàn)都是數(shù)字設(shè)定電源。
即使有數(shù)字調(diào)整回路，也僅僅是消除靜差而已，只能說(shuō)是準(zhǔn)閉環(huán)。
因?yàn)槭蔷S修電源，要求調(diào)整速度快，數(shù)字處理帶寬不足。

電機(jī)控制是交流電源，因?yàn)槭请姼胸?fù)載，帶寬低。
同時(shí)交流負(fù)載比較復(fù)雜，用模擬電路來(lái)實(shí)現(xiàn)太過(guò)復(fù)雜。
即使是這樣，也要使用dsp來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
其計(jì)算量的復(fù)雜度不是單片機(jī)所能處理的。

我所說(shuō)的恒流恒壓之間存在第三態(tài)特指的是dp50。
在恒壓恒流狀態(tài)切換時(shí)存在不可控的第三態(tài)。
3r33的adj端實(shí)際只對(duì)0.925附近極小范圍的電壓有響應(yīng)。
所以當(dāng)恒壓恒流環(huán)路輸出同時(shí)大于1.1v時(shí)，實(shí)際3r33就是不受控的。
這里主要是針對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)，反推dp50的不足之處。

另外，運(yùn)放輸入輸出之間的電容就是消除自激用的，叫相位補(bǔ)償電容。
你可以當(dāng)做是運(yùn)放輸出到輸入的微分負(fù)反饋，解釋做積分作用是不對(duì)的。
這個(gè)補(bǔ)償電容實(shí)際降低了運(yùn)放的高頻增益，會(huì)導(dǎo)致調(diào)整速度變慢。
這個(gè)上升滯后是由于輸入采樣端有微分電容所致。
補(bǔ)償電容會(huì)導(dǎo)致過(guò)沖，雖然也有一部分的滯后。

輸出端的電容在電壓恢復(fù)期間是充電的，會(huì)消耗一部分輸出。
所以上升段電源的輸出實(shí)際是大于負(fù)載所需的電流，所以在電壓達(dá)到設(shè)定時(shí)需要回調(diào)。
這跟短路恢復(fù)的瞬間電感中積蓄的能量沒(méi)有關(guān)系。
我測(cè)試這個(gè)電源的目的是為了告訴ap大過(guò)沖是可以消除的，因?yàn)槲疫@也是dcdc，而且頻率更低。
只采用補(bǔ)償電容在消震的同時(shí)會(huì)導(dǎo)致調(diào)整帶寬不足而過(guò)沖。
實(shí)際需要降低環(huán)路增益和增加微分來(lái)補(bǔ)償。

ID:104059 · 發(fā)表于 2016-1-22 05:07

如果對(duì)市場(chǎng)上的數(shù)控電源進(jìn)行分析，你會(huì)發(fā)現(xiàn)都是數(shù)字設(shè)定電源。
即使有數(shù)字調(diào)整回路，也僅僅是消除靜差而 ...

如果說(shuō)補(bǔ)償是針對(duì)整個(gè)環(huán)路的，那肯定是對(duì)的，但是具體補(bǔ)償?shù)氖鞘裁磪?shù)？按照你的說(shuō)法，這么大的補(bǔ)償量帶寬下降到很低的水平了？？實(shí)際上對(duì)于電源，帶寬的意義不大，甚至說(shuō)帶寬不港沒(méi)意義還有負(fù)作用，或許我孤陋寡聞，還沒(méi)有在成品電源的這個(gè)位置上見(jiàn)到過(guò)寬帶運(yùn)放。對(duì)于直流放大器何來(lái)帶寬？并且?guī)掃^(guò)寬前級(jí)整流濾波的諧波和噪聲都會(huì)被放大。早期的比如大華1718之類(lèi)的這個(gè)電容都比較小，一般不超過(guò)500p，這個(gè)時(shí)候可以說(shuō)補(bǔ)償是設(shè)計(jì)目的，一是提供交流通道，降低對(duì)交流的放大倍率，二十提供相位補(bǔ)償，防止自激，這些實(shí)際是針對(duì)交流的波紋和噪聲的。早期的直流電源都很少提動(dòng)態(tài)參數(shù)，如瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間，瞬態(tài)恢復(fù)時(shí)間。而電源的瞬態(tài)相應(yīng)時(shí)間不是由帶寬來(lái)決定的，決定這個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的運(yùn)放參數(shù)是壓擺率，壓擺率決定了運(yùn)放的相應(yīng)時(shí)間（當(dāng)然運(yùn)放的動(dòng)態(tài)參數(shù)指標(biāo)也有左右），所以后期的電源都專(zhuān)門(mén)針對(duì)壓擺率進(jìn)行了補(bǔ)償，就是為了補(bǔ)償，瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間，瞬態(tài)恢復(fù)時(shí)間。上述的電路基本說(shuō)是山寨固緯的305之類(lèi)，這個(gè)電源的設(shè)計(jì)還是比較有功力的。

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